Bollenteè il processo di conversione di un liquido in uno stato gassoso (vapore). Nel liquido compaiono bolle di vapore o cavità di vapore. Le bolle diventano più grandi man mano che il liquido evapora al loro interno. Il vapore nelle bolle si trasforma in uno stato gassoso sopra il liquido.
L'ebollizione è intesa come una transizione intensiva dello stato liquido dell'acqua in vapore. La transizione consiste nella trasformazione di bolle di vapore in tutto il volume del liquido ad una certa temperatura.
A differenza dell'evaporazione, che può avvenire a qualsiasi temperatura dell'acqua, tale vaporizzazione come l'ebollizione è possibile solo alla temperatura appropriata. Questa temperatura è chiamata punto di ebollizione.
Se scaldi l'acqua in un recipiente di vetro aperto, noterai che all'aumentare della temperatura, l'acqua inizia a ricoprirsi di piccole bolle. Tali bolle si formano a causa dell'espansione di piccole bolle d'aria che esistono nelle microfessure della nave.
Il vapore all'interno delle bolle è saturo. All'aumentare della temperatura, la pressione del vapore aumenta. Di conseguenza, le bolle cambiano di dimensioni. Dopo che il volume delle bolle aumenta, aumenta anche la forza di Archimede che agisce su di esse. Se esposte a una tale forza, le bolle iniziano a tendere alla superficie dell'acqua. Se lo strato superiore non ha avuto il tempo di riscaldarsi fino al punto di ebollizione, cioè fino a cento gradi Celsius, parte del vapore acqueo si raffredda e scende. Le bolle cambiano di dimensione e la forza di gravità le costringe verso il basso. Dopo essere scesi più in basso negli strati più caldi dell'acqua, iniziano a risalire in superficie. Quando le bolle aumentano e diminuiscono di dimensioni, le onde sonore appaiono all'interno dell'acqua. Pertanto, l'acqua che inizia a bollire emette un rumore caratteristico.
Dopo che tutta l'acqua raggiunge una temperatura di 100 gradi, le bolle che hanno raggiunto la superficie smettono di diminuire di dimensioni. Cominciano a scoppiare non appena raggiungono la superficie dell'acqua. Il vapore acqueo inizia a fuoriuscire dall'acqua. L'acqua emette un suono specifico.
Al momento dell'ebollizione, la temperatura del liquido e del vapore non cambia. Rimane in uno stato fino a quando tutto il liquido non è evaporato. Ciò è dovuto al fatto che tutta l'energia viene spesa per trasformare l'acqua in vapore.
La temperatura alla quale l'acqua inizia a bollire è chiamata punto di ebollizione.
Il punto di ebollizione dipende direttamente dalla pressione che viene esercitata sulla superficie del liquido. Ciò è spiegato dalla dipendenza della pressione del vapore saturo dalla temperatura. Le bolle di vapore continuano a crescere. La crescita continua fino a quando la pressione del vapore saturo al suo interno supera la pressione del liquido. Questa pressione è la somma della pressione esterna e della pressione idrostatica del fluido.
Se la pressione esterna aumenta, aumenterà anche il punto di ebollizione!
Ogni adulto sa che l'acqua inizia a bollire a una temperatura pari a cento gradi Celsius. Va ricordato che questo punto di ebollizione sarà alla normale pressione atmosferica, che è di 101 kPa. Se la pressione aumenta, il punto di ebollizione cambierà.
Con una diminuzione della pressione atmosferica esterna, il punto di ebollizione diminuirà. In montagna, l'acqua bolle a una temperatura di novanta gradi. Pertanto, le persone che vivono in questa zona hanno bisogno di più tempo per cucinare il cibo. Gli abitanti delle pianure potranno cuocere il cibo molto più velocemente. A un punto di ebollizione basso, è impossibile far bollire un normale uovo, poiché la proteina non può coagulare se la temperatura è inferiore a 100 gradi.
Ogni liquido ha il proprio punto di ebollizione, che dipende dalla pressione di saturazione del vapore. All'aumentare della pressione di saturazione del vapore, il punto di ebollizione diminuisce.
L'ebollizione dell'acqua è un processo abbastanza complesso, che consiste in quattro varie fasi, che differiscono tra loro:
L'ebollizione dell'acqua è un processo complesso che avviene all'interno quattro fasi. Considera l'esempio dell'acqua bollente in un recipiente di vetro aperto.
Al primo stadio acqua bollente sul fondo del recipiente, compaiono piccole bolle d'aria, che possono essere viste anche sulla superficie dell'acqua sui lati.
Queste bolle si formano a seguito dell'espansione di piccole bolle d'aria che si trovano in piccole fessure nel recipiente.
Al secondo stadio si osserva un aumento del volume delle bolle: sempre più bolle d'aria si rompono in superficie. All'interno delle bolle c'è vapore saturo.
All'aumentare della temperatura, la pressione delle bolle saturate aumenta, facendole aumentare di dimensioni. Di conseguenza, la forza di Archimede che agisce sulle bolle aumenta.
È grazie a questa forza che le bolle tendono alla superficie dell'acqua. Se lo strato superiore di acqua non ha avuto il tempo di riscaldarsi fino a 100 gradi C(e questo è il punto di ebollizione dell'acqua pura senza impurità), quindi le bolle cadono negli strati più caldi, dopodiché tornano di nuovo in superficie.
Al terzo stadio un numero enorme di bolle salgono sulla superficie dell'acqua, che inizialmente provoca una leggera torbidità dell'acqua, che poi "impallidisce". Questo processo non dura a lungo e si chiama "bollitura con chiave bianca".
Infine, al quarto stadio l'acqua bollente inizia a bollire intensamente, compaiono grandi bolle e schizzi (di norma, gli schizzi significano che l'acqua ha bollito fortemente).
Il vapore acqueo inizia a formarsi dall'acqua, mentre l'acqua emette suoni specifici.
Il vapore è lo stato gassoso dell'acqua. Quando il vapore entra nell'aria, esercita, come altri gas, una certa pressione su di essa.
Nel processo di vaporizzazione, la temperatura del vapore e dell'acqua rimarrà costante fino a quando tutta l'acqua non sarà evaporata. Questo fenomeno è spiegato dal fatto che tutta l'energia (temperatura) è diretta alla conversione dell'acqua in vapore.
A questo caso viene prodotto vapore saturo secco. Non ci sono particelle altamente disperse della fase liquida in una tale coppia. Anche il vapore può esserlo saturo bagnato e surriscaldato.
Vapore saturo contenente particelle fini in sospensione della fase liquida, che sono uniformemente distribuite su tutta la massa del vapore, si chiama vapore saturo umido.
All'inizio dell'acqua bollente si forma proprio tale vapore, che poi si trasforma in saturo secco. Il vapore, la cui temperatura è superiore alla temperatura dell'acqua bollente, o meglio del vapore surriscaldato, può essere ottenuto solo utilizzando attrezzature speciali. In questo caso, tale vapore sarà vicino nelle sue caratteristiche al gas.
Il punto di ebollizione dell'acqua salata è superiore al punto di ebollizione acqua dolce . Di conseguenza acqua salata bolle più tardi fresco. L'acqua salata contiene ioni Na+ e Cl-, che occupano una certa area tra le molecole d'acqua.
Nell'acqua salata, le molecole d'acqua si attaccano agli ioni di sale, un processo chiamato idratazione. Il legame tra le molecole d'acqua è molto più debole del legame formato durante l'idratazione.
L'acqua bollente con sale disciolto richiederà più energia, che in questo caso è la temperatura.
Quando la temperatura aumenta, le molecole nell'acqua salata iniziano a muoversi più velocemente, ma ce ne sono meno, quindi si scontrano meno spesso. Di conseguenza, viene prodotto meno vapore, la cui pressione è inferiore a quella del vapore d'acqua dolce.
Affinché la pressione nell'acqua salata diventi superiore alla pressione atmosferica e inizi il processo di ebollizione, è necessaria una temperatura più elevata. Quando si aggiungono 60 grammi di sale a 1 litro di acqua, il punto di ebollizione aumenterà di 10 C.
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Pressione (P) - kPa |
Temperatura (t) - ° С |
È noto che alla normale pressione atmosferica, l'acqua bolle a una temperatura di 100 gradi C. Normale Pressione atmosfericaè 101.325 kPa.
Con una diminuzione della pressione ambiente, l'acqua bolle ed evapora più velocemente. Il vuoto è spazio libero dalla materia. Il vuoto tecnico è un mezzo contenente gas sotto pressione, che è molto inferiore alla pressione atmosferica.
Sotto vuoto, la pressione residua è di circa 4 kPa. Con questa pressione il punto di ebollizione dell'acqua è 300 C. Maggiore è la pressione del vuoto, maggiore è il punto di ebollizione dell'acqua.
L'acqua bollente è l'acqua portata al punto di ebollizione. Di norma, i bollitori vengono utilizzati per ottenere acqua bollente. L'acqua raffreddata, precedentemente portata a ebollizione, è chiamata bollita.
Quando l'acqua bolle, il vapore viene rilasciato abbondantemente. Il processo di vaporizzazione è accompagnato dal rilascio di molecole di ossigeno libere dalla composizione del liquido. L'acqua dolce pura bolle in un bollitore a una temperatura di 100 gradi C.
L'acqua bollente uccide la maggior parte dei batteri patogeni a causa di esposizione prolungata acqua ad alta temperatura. Quando bolle dai sali contenuti nell'acqua dura, si forma un precipitato, che è noto a noi come scala.
Di solito acqua bollita utilizzato per preparare caffè e tè, nonché per disinfettare frutta e verdura, ecc.
A proposito, sai qual è la composizione acqua di mare? Puoi leggerlo nell'articolo:
http://pro8odu.ru/vidy-vody/seawater/pochemu-nelzya-pit-morskuyu-vodu.html, questo è molto interessante!
Come accennato in precedenza, il punto di ebollizione dell'acqua dipende direttamente dalla pressione esterna. Più bassa è la pressione atmosferica, più basso sarà il punto di ebollizione.
È noto che la pressione atmosferica scende notevolmente al di sopra del livello del mare. Pertanto, in montagna, la pressione sarà molto più bassa che al livello del mare.
Qualsiasi alpinista sa che è difficile fare il tè in montagna perché l'acqua non è abbastanza riscaldata. Anche in montagna ci vuole più tempo per cuocere i cibi..
Pertanto, è stata compilata una tabella speciale che riflette il punto di ebollizione dell'acqua a seconda dell'altezza.
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Altitudine sul livello del mare (metri) |
Punto di ebollizione dell'acqua (0 C) |
Questi indicatori possono variare se l'acqua contiene impurità. In presenza di impurità non volatili, il punto di ebollizione dell'acqua aumenterà.
L'acqua distillata è acqua purificata H2O praticamente priva di impurità. Di solito è usato per scopi medici, tecnici o di ricerca.
L'acqua distillata non è intesa per bere o cucinare. Tale acqua viene prodotta in attrezzature speciali: distillatori, dove evaporazione dell'acqua dolce e successiva condensazione del vapore.
Questo processo si chiama " distillazione". Dopo la distillazione, tutte le impurità presenti nell'acqua rimangono nel residuo evaporato.
Il punto di ebollizione dell'acqua distillata sarà lo stesso di quello dell'acqua normale. acqua di rubinetto- 100 gradi Celsius. La differenza sta nel fatto che l'acqua distillata bollirà più velocemente dell'acqua dolce.
Tuttavia, questo indicatore praticamente non differisce dal tempo di ebollizione dell'acqua ordinaria: la differenza è in una questione di frazioni di secondo.
Calore specifico dell'acqua bollente o la vaporizzazione è quantità fisica, che riflette la quantità di calore necessaria per trasformare 1 litro di acqua bollente in vapore.
Il processo di bollitura dell'acqua, come qualsiasi altra sostanza, avviene con l'assorbimento di calore. Una parte significativa del calore condotto è necessaria per rompere i legami tra le molecole d'acqua.
Un'altra parte del calore viene spesa per i processi che si verificano durante l'espansione del vapore. Come risultato dell'assorbimento di calore, l'energia di interazione tra le particelle di vapore aumenta.
Questa energia diventa più dell'energia di interazione delle molecole d'acqua. Così, alla stessa temperatura, l'energia interna del vapore diventa superiore all'energia interna del liquido.
Unità di calore specifico di vaporizzazione nel sistema SI: [L] = 1 J/kg.
Il calore specifico di evaporazione dell'acqua è uguale a 2260 kJ/kg.
Un breve video - misurare il punto di ebollizione dell'acqua:
A che temperatura fa bollire l'acqua?
Quando l'acqua viene fatta bollire in una casseruola, prima di tutto si riscaldano il fondo e le pareti, qui si formano bolle di vapore acqueo. In essi, la temperatura è notevolmente più alta rispetto al resto del liquido. Solo fino a un certo punto, la pressione dell'acqua su queste bolle non consente loro di scoppiare e il vapore viene compresso. Questo continua fino a quando la temperatura del vapore e la massa del liquido non sono uguali. Solo allora le bolle possono galleggiare, l'acqua inizia a bollire. Questo cosiddetto chiave bianca, la prima fase di ebollizione.
Di solito è sufficiente che l'acqua si riscaldi fino a 100 gradi Celsius per far bollire.
Se sali, per ogni trecento metri di altitudine, il punto di ebollizione dell'acqua diminuisce di 1 grado.
Gli alpinisti si lamentano persino del fatto che il tè non viene davvero preparato in alta montagna. Ad un'altitudine di 6 chilometri, l'acqua bolle a 80 gradi.
Se la pressione atmosferica è normale, l'acqua bolle a 100 gradi Celsius. Bene, se la pressione atmosferica è alta, anche il grado di ebollizione sarà grande. Ad esempio, a Yerevan l'acqua bolle a circa 96 gradi.
Il punto di ebollizione o punto di ebollizione è la temperatura alla quale un liquido bolle a pressione costante. Il punto di ebollizione corrisponde alla temperatura del vapore saturo sopra una superficie piana di un liquido bollente. Che cosa sta bollendo abbiamo capito e a quale temperatura fa bollire l'acqua? Sembrava ovvio: l'acqua bolle a 100°C, ma questa regola funziona solo a pressione atmosferica normale, cioè 760 mm colonna di mercurio.E per esempio, in alta montagna, dove la pressione non raggiunge i 760 mm di mercurio, l'acqua bolle prima di raggiungere i 100°C. E l'acqua potrebbe non bollire quando raggiunge i 100°C, ma a condizione che quest'acqua sia insolitamente pura, privo di qualsiasi impurità.
Più o meno acqua pura alla normale pressione atmosferica, bolle a 100 gradi Celsius (212 gradi Fahrenheit). È questa temperatura che è il confine di temperatura tra lo stato liquido e gassoso dell'acqua.
L'acqua bolle ad una temperatura alla quale la pressione del vapore saturo dell'acqua è uguale alla pressione esterna. Pertanto, alla normale pressione atmosferica, bolle a 100 gradi. Celsius, e non importa quanti gradi fuori. La pressione conta, non la temperatura. ambiente esterno. E a zero gradi, l'acqua non bolle nel vuoto, ma a una pressione sopra il vuoto - pochi mm Hg. Arte.
Maggiore è la pressione esterna, maggiore è la temperatura alla quale l'acqua bolle. Ma a temperature superiori a 374 gradi. già nessuna pressione è sufficiente per impedirne l'ebollizione: questa temperatura è detta critica. A questa temperatura (e oltre), l'acqua non può più essere allo stato liquido.
L'acqua bolle in condizioni normali (temperatura ambiente 20 gradi Celsius, pressione di circa 745-760 millimetri di mercurio) quando la temperatura raggiunge i 100 gradi Celsius. Il punto di ebollizione dell'acqua dipende dalla pressione, ad esempio in alta montagna, il punto di ebollizione dell'acqua è molto più basso e in una pentola a pressione è di 120 gradi Celsius. È tutto a causa della differenza di pressione.
A pressione atmosferica normale, che è considerata una pressione pari a 760 mm. colonna di mercurio (P \u003d 760 mm Hg), quindi in questo caso l'acqua dovrebbe bollire e far bollire a una temperatura pari a cento gradi Celsius.
È anche noto che queste cifre (il punto di ebollizione dell'acqua) decrescono, rispettivamente, al diminuire della pressione atmosferica. Sulle cime delle montagne (ad esempio, lo stesso Everest), l'acqua bolle già a una temperatura di 70 gradi. Al contrario, maggiore è la pressione, maggiore/maggiore è il punto di ebollizione dell'acqua.
Se ti viene chiesto a quale temperatura bolle l'acqua, molto probabilmente risponderai a 100 ° C. E la tua risposta sarà corretta, ma questo valore è vero solo a pressione atmosferica normale - 760 mm Hg. Arte. L'acqua infatti può bollire sia a 80°C che a 130°C. Per spiegare il motivo di tali discrepanze, è innanzitutto necessario chiarire cosa sia l'ebollizione.
Per capire quanti gradi sono necessari per far bollire l'acqua, studiare il meccanismo di questo aiuterà. fenomeno fisico. L'ebollizione è il processo di conversione del liquido in vapore e avviene in più fasi:
La temperatura del vapore quando l'acqua bolle è la stessa dell'acqua stessa. Questo valore non cambierà finché tutto il liquido nel recipiente non sarà evaporato. Durante il processo di ebollizione si forma vapore umido. È saturo di particelle liquide distribuite uniformemente su tutto il volume del gas. Inoltre, le particelle altamente disperse del liquido condensano e il vapore saturo diventa secco.
C'è anche vapore surriscaldato, che è molto più caldo dell'acqua bollente. Ma può essere ottenuto solo con l'aiuto di attrezzature speciali.
Abbiamo già scoperto che per far bollire un liquido è necessario equalizzare la pressione di una sostanza liquida e del vapore. Poiché la pressione dell'acqua è la somma della pressione atmosferica e della pressione del liquido stesso, ci sono due modi per modificare il tempo di ebollizione:
Possiamo osservare il primo caso in territori posti a diverse altezze sul livello del mare. Sulle coste, il punto di ebollizione sarà di 100 ° C e in cima all'Everest solo 68 ° C. I ricercatori hanno calcolato che quando si scalano le montagne, il punto di ebollizione dell'acqua scende di 1 °C ogni 300 metri.
Questi valori possono variare a seconda Composizione chimica acqua e la presenza di impurità (sali, ioni metallici, gas solubili).
I bollitori sono più spesso usati per ottenere acqua bollente. Il punto di ebollizione dell'acqua in un bollitore dipende anche da dove vivi. Si consiglia agli abitanti della montagna di utilizzare autoclavi e pentole a pressione, che aiutano a rendere più calda l'acqua bollente e accelerare il processo di cottura.
La temperatura alla quale l'acqua bolle determina la presenza di impurità in essa. L'acqua di mare contiene ioni sodio e cloruro. Si trovano tra le molecole di H2O e le attraggono. Questo processo è noto come idratazione.
Il legame tra acqua e ioni sale è molto più forte che tra molecole d'acqua. Ci vuole più energia per far bollire l'acqua salata in modo che questi legami possano essere spezzati. Questa energia è la temperatura.
Inoltre, il liquido salato differisce dall'acqua dolce per una bassa concentrazione di molecole di H2O. In questo caso, una volta riscaldati, iniziano a muoversi più velocemente, ma non riescono a formarsi abbastanza grande bolla coppia, poiché si scontrano meno spesso. La pressione delle bollicine non è sufficiente per portarle in superficie.
Per equalizzare l'acqua e la pressione atmosferica, è necessario aumentare la temperatura. Pertanto, l'acqua salata impiega molto più tempo a bollire rispetto all'acqua dolce e il punto di ebollizione dipenderà dalla concentrazione di sale. È noto che l'aggiunta di 60 g di NaCl a 1 litro di liquido aumenta il punto di ebollizione di 10 °C.
In montagna è molto difficile cucinare, ci vuole troppo tempo. Il motivo non è abbastanza acqua bollente. Ad altitudini molto elevate è quasi impossibile bollire un uovo, per non parlare della carne che necessita di un buon trattamento termico.
Cambiare la temperatura alla quale il liquido bolle è importante per i residenti non solo delle zone montuose.
Per la sterilizzazione di prodotti e apparecchiature, è preferibile utilizzare una temperatura superiore a 100 °C, poiché alcuni microrganismi sono resistenti al calore.
esso Informazioni importanti non solo per le casalinghe, ma anche per i professionisti che lavorano nei laboratori. Inoltre, aumentare il punto di ebollizione può far risparmiare significativamente il tempo dedicato alla cottura, che è importante ai nostri tempi.
Per aumentare questa cifra, è necessario utilizzare un contenitore ben chiuso. Le pentole a pressione sono più adatte per questo, in cui il coperchio non consente il passaggio del vapore, aumentando la pressione all'interno della nave. Durante il riscaldamento viene rilasciato vapore che, non potendo fuoriuscire, condensa all'interno del coperchio. Ciò porta ad un aumento significativo della pressione interna. Nelle autoclavi, la pressione è di 1–2 atmosfere, quindi il liquido in esse bolle ad una temperatura di 120–130 °C.
Il punto di ebollizione massimo dell'acqua è ancora sconosciuto, poiché questa cifra può aumentare fintanto che aumenta la pressione atmosferica. È noto che l'acqua nelle turbine a vapore non può bollire nemmeno a 400 °C e ad una pressione di diverse decine di atmosfere. Gli stessi dati sono stati ottenuti da grandi profondità oceano.
L'acqua ordinaria bolle a 100 gradi: non dubitiamo della validità di questa affermazione e il termometro lo conferma facilmente. Tuttavia, ci sono persone che possono sorridere con scetticismo, perché sanno... l'acqua non sempre e ovunque bolle esattamente a 100 gradi.
È possibile? Sì, è possibile, ma solo a determinate condizioni.
C'è da dire subito che l'acqua può bollire a temperature sia inferiori che superiori a +100°C. Quindi non sorprenderti dell'espressione "Acqua bollita a + 73 ° C" o "L'acqua ha iniziato a bollire a + 130 ° C" - entrambe queste situazioni non sono solo possibili, ma anche relativamente facili da implementare.
Ma per capire come ottenere gli effetti appena descritti, è necessario comprendere il meccanismo dell'ebollizione dell'acqua e di eventuali altri liquidi.
Quando il liquido viene riscaldato vicino al fondo e sulle pareti del recipiente, iniziano a formarsi bolle piene di vapore e aria. Tuttavia, la temperatura acqua circostanteè troppo piccolo, motivo per cui il vapore nelle bolle si condensa e si contrae e, sotto la pressione dell'acqua, queste bolle scoppiano. Questo processo continua fino a l'intero volume del liquido non si riscalda fino al punto di ebollizione- in questo momento si confronta la pressione del vapore e dell'aria all'interno delle bolle con la pressione dell'acqua. Tali bolle sono già in grado di salire sulla superficie del liquido, rilasciando vapore nell'atmosfera lì - questo sta bollendo. Durante l'ebollizione, la temperatura del liquido non aumenta più, poiché si instaura l'equilibrio termodinamico: quanto calore viene speso per il riscaldamento, la stessa quantità di calore viene rimossa dal vapore dalla superficie del liquido.
Il punto chiave nell'ebollizione dell'acqua e di qualsiasi altro liquido è l'uguaglianza della pressione del vapore nelle bolle e della pressione dell'acqua nel recipiente. Da questa regola si può trarre una semplice conclusione: un liquido può bollire completamente diverse temperature, e ciò può essere ottenuto modificando la pressione del liquido. Come sapete, la pressione nei liquidi è costituita da due componenti: il proprio peso e la pressione dell'aria sopra di essa. Si scopre che è possibile abbassare o aumentare il punto di ebollizione dell'acqua variazione della pressione atmosferica o pressione all'interno di un recipiente con un liquido riscaldato.
In effetti, questo è ciò che accade. Ad esempio, in montagna, l'acqua bollente non è affatto calda come in pianura: a un'altitudine di 3 km, dove la pressione dell'aria scende a 0,7 atmosfere, l'acqua bolle già a +89,5 gradi. E sull'Everest (altezza - 8,8 km, pressione - 0,3 atmosfere), l'acqua bolle a una temperatura di poco superiore a +68 gradi. Sì, cucinare a tali temperature è un compito molto difficile e, se non fosse per mezzi speciali, a tali altezze sarebbe completamente impossibile.
Per aumentare il punto di ebollizione, è necessario aumentare la pressione dell'atmosfera o almeno chiudere ermeticamente il recipiente con acqua. Questo effetto è utilizzato nel cosiddetto pentole a pressione- un coperchio ben chiuso non consente la fuoriuscita del vapore, a causa della quale la pressione al suo interno aumenta, il che significa che aumenta anche il punto di ebollizione. In particolare, a una pressione di 2 atmosfere, l'acqua bolle solo a +120 gradi. E nelle turbine a vapore, dove viene mantenuta una pressione di decine di atmosfere, l'acqua non bolle nemmeno a +300-400°C!
Tuttavia, c'è un'altra possibilità di riscaldare l'acqua fino a alte temperature senza bollire. È stato osservato che la formazione delle prime bolle inizia in corrispondenza della rugosità del recipiente, nonché intorno a particelle più o meno grandi di contaminanti presenti nel liquido. Pertanto, se si riscalda un liquido assolutamente puro vaso perfettamente lucidato, quindi alla normale pressione atmosferica è possibile far bollire questo liquido a temperature molto elevate. Il cosidetto liquido surriscaldato, caratterizzato da un'estrema instabilità: basta una minima spinta o un granello di polvere perché il liquido bollisca istantaneamente (e di fatto esplode letteralmente) immediatamente in tutto il suo volume.
L'acqua ordinaria, con un certo sforzo, può essere riscaldata a +130 ° C e non bolle. Per ottenere temperature elevate, è già necessario utilizzare attrezzature speciali, ma il limite si verifica a +300 ° C - l'acqua surriscaldata a questa temperatura può esistere per una frazione di secondo, dopodiché si verifica effervescenza esplosiva.
È interessante notare che un liquido surriscaldato può essere ottenuto anche in un altro modo, riscaldandolo a un livello relativamente basso basse temperature(leggermente inferiore a +100 °C) e ridurre drasticamente la pressione nel recipiente (ad esempio tramite un pistone). In questo caso si forma anche un liquido surriscaldato, capace di bollire con il minimo impatto. Questo metodo usato in camere a bolle registrazione addebitata particelle elementari. Quando vola attraverso un liquido surriscaldato, una particella provoca l'ebollizione locale e esternamente questo viene visualizzato come l'aspetto di una traccia (traccia, linea sottile) da bolle microscopiche. Tuttavia, non è l'acqua che viene utilizzata nelle camere a bolle, ma vari gas liquefatti.
Quindi, l'acqua non sempre bolle a +100 ° C - tutto dipende dalla pressione dell'ambiente esterno o all'interno della nave. Pertanto, in montagna senza mezzi speciali è impossibile ottenere acqua bollente "normale" e nelle caldaie delle centrali termiche l'acqua non bolle nemmeno a +300 °C.
Seguiamo il processo di ebollizione, a partire dal momento in cui si formano le prime bollicine sul fondo riscaldato del recipiente (pentola o). A proposito, si formano? Sì, perché un sottile strato d'acqua, direttamente a contatto con il fondo della nave, si riscaldava fino a 100 gradi. E, secondo Proprietà fisiche acqua, cominciò a trasformarsi da gassosa.
Così, le prime bolle, mentre sono ancora piccole, iniziano a salire lentamente - sono influenzate da una forza di galleggiamento, altrimenti chiamata di Archimede - e quasi immediatamente tornano sul fondo. Come mai? Sì, perché l'acqua non è ancora abbastanza calda dall'alto. Entrando in contatto con strati più freddi, le bolle, per così dire, "grinzano", perdono il loro volume. E, di conseguenza, la forza di Archimede diminuisce immediatamente. Le bolle affondano sul fondo e "scoppiano" per gravità.
Ma il riscaldamento continua, sempre più strati d'acqua assumono una temperatura prossima ai 100 gradi. Le bolle non affondano più sul fondo. Si sforzano di raggiungere la superficie, ma lo strato più alto è ancora molto più freddo, quindi, al contatto con esso, ogni bolla diminuisce nuovamente di dimensioni (a causa del fatto che parte del vapore acqueo in essa contenuto, raffreddandosi, si trasforma in acqua) . Per questo motivo, inizia ad affondare, ma, una volta negli strati caldi, che hanno già raggiunto una temperatura di 100 gradi, aumenta di nuovo di dimensioni. Perché il vapore condensato torna a essere vapore. Un numero enorme di bolle scorre su e giù, diminuendo e aumentando alternativamente di dimensioni, producendo un rumore caratteristico.
E poi, finalmente, arriva il momento in cui l'intera colonna d'acqua, compreso lo strato più alto, ha raggiunto una temperatura di 100 gradi. Cosa accadrà in questa fase? Le bolle, salendo verso l'alto, raggiungono liberamente la superficie. Ed è qui, all'interfaccia tra due mezzi, che si verifica il “ribollente”: scoppiano, rilasciando vapore acqueo. E questo processo, soggetto a un riscaldamento costante, continuerà fino a quando tutta l'acqua non bolle, trasformandosi in uno stato gassoso.
Va notato che il punto di ebollizione dipende dalla pressione atmosferica. Ad esempio, in alta montagna, l'acqua bolle a temperature inferiori a 100 gradi. Pertanto, gli abitanti degli altopiani impiegano molto più tempo per cucinare il proprio cibo.
L'acqua bollente è una delle attività quotidiane frequenti. Tuttavia, nel zone montuose questo processo ha le sue caratteristiche. A diverse altitudini sul livello del mare, l'acqua bolle a diverse temperature.
Alla fine, il liquido raggiunge una temperatura alla quale si formano delle bolle di vapore sulle pareti del piatto. Questa temperatura è chiamata punto di ebollizione. Una volta che l'acqua inizia a bollire, la temperatura non cambia finché tutto il liquido non si è trasformato in gas.
Le molecole d'acqua che fuoriescono sotto forma di vapore esercitano una pressione sull'atmosfera. Questo si chiama pressione del vapore. Con l'aumento della temperatura dell'acqua, aumenta e le molecole, muovendosi più velocemente, superano le forze intermolecolari che le legano. La pressione del vapore è contrastata da un'altra forza creata massa d'aria: . Quando la pressione del vapore raggiunge o supera la pressione ambiente, superandola, l'acqua inizia a bollire.
Il punto di ebollizione dell'acqua dipende anche dalla sua purezza. L'acqua che contiene impurità (sale, zucchero) bollirà a più di alta temperatura che puro.
Più sei in alto sul livello del mare, più l'aria diventa rarefatta. In montagna, la sua densità e pressione diminuiscono. A causa della diminuzione della pressione esterna sull'acqua, è necessaria meno energia per rompere i legami intermolecolari. Ciò implica meno calore e l'acqua bolle a una temperatura più bassa.
Ad ogni chilometro di altitudine, l'acqua bolle ad una temperatura che è di 3,3°C inferiore a quella iniziale (ovvero circa meno 1 ogni 300 metri). Ad un'altitudine di 3 km sul livello del mare, la pressione atmosferica è di circa 526 mm Hg. Arte. L'acqua bolle quando la pressione del vapore è uguale a quella atmosferica, ovvero 526 mm Hg. Arte. Questa condizione si raggiunge ad una temperatura di 90°C. Ad un'altitudine di 6 km, la pressione è circa due volte inferiore al normale e - circa 80 ° C.
In cima all'Everest, la cui altezza è di 8848 m, l'acqua bolle ad una temperatura di circa 72°C.
In montagna a 600 m di altitudine, dove l'acqua bolle a 98°C, la comprensione del processo di ebollizione è particolarmente importante durante la cottura. Alcuni prodotti possono essere portati a prontezza aumentando il tempo di cottura. Tuttavia, per gli alimenti che richiedono una buona lavorazione termica e lunghi tempi di cottura, è meglio utilizzare una pentola a pressione.
L'ebollizione è un processo fisico apparentemente semplice noto a tutti coloro che hanno fatto bollire un bollitore almeno una volta nella vita. Tuttavia, ha molte caratteristiche che i fisici studiano nei laboratori e le casalinghe - nelle cucine. Anche il punto di ebollizione è tutt'altro che costante, ma varia a seconda di vari fattori.
Quando bolle, il liquido inizia a trasformarsi intensamente in vapore, si formano bolle di vapore che salgono in superficie. Quando riscaldato, inizialmente il vapore appare solo sulla superficie del liquido, quindi questo processo inizia per tutto il volume. Piccole bolle compaiono sul fondo e sulle pareti del piatto. Quando la temperatura aumenta, la pressione all'interno delle bolle aumenta, aumentano e salgono.
Quando la temperatura raggiunge il cosiddetto punto di ebollizione, inizia la rapida formazione di bolle, ce ne sono molte, il liquido bolle. Si forma del vapore, la cui temperatura rimane costante fino a quando tutta l'acqua non è sparita. Se avviene la vaporizzazione condizioni normali, ad una pressione standard di 100 MPa, la sua temperatura è di 100°C. Se aumenti artificialmente la pressione, puoi ottenere vapore surriscaldato. Gli scienziati sono riusciti a riscaldare il vapore acqueo a una temperatura di 1227 ° C, con un ulteriore riscaldamento, la dissociazione degli ioni trasforma il vapore in plasma.
Per una data composizione e pressione costante, il punto di ebollizione di qualsiasi liquido è costante. Nei libri di testo e nei manuali, puoi vedere tabelle che indicano il punto di ebollizione di vari liquidi e persino metalli. Ad esempio, l'acqua bolle a 100°C a 78,3°C, l'etere a 34,6°C, l'oro a 2600°C e l'argento a 1950°C. Questi dati sono per una pressione standard di 100 MPa, è calcolato al livello del mare.
Se la pressione viene ridotta, il punto di ebollizione diminuisce anche se la composizione rimane la stessa. Ciò significa che se si scala una montagna alta 4000 metri con una pentola d'acqua e la si mette sul fuoco, l'acqua bolle a 85°C, questo richiederà molta meno legna da ardere rispetto a quella sottostante.
Le casalinghe saranno interessate a un confronto con una pentola a pressione in cui la pressione viene aumentata artificialmente. Allo stesso tempo, aumenta anche il punto di ebollizione dell'acqua, grazie al quale il cibo viene cotto molto più velocemente. Le moderne pentole a pressione consentono di modificare senza problemi il punto di ebollizione da 115 a 130 ° C o più.
Un altro segreto del punto di ebollizione dell'acqua risiede nella sua composizione. L'acqua dura, che contiene vari sali, impiega più tempo a bollire e richiede più energia per riscaldarsi. Se in un litro d'acqua si aggiungono due cucchiai di sale, il suo punto di ebollizione aumenterà di 10°C. Lo stesso si può dire dello zucchero, lo sciroppo di zucchero al 10% bolle a 100,1°C.
Tutti sanno che il punto di ebollizione dell'acqua a pressione atmosferica normale (circa 760 mm Hg) è di 100 °C. Ma non tutti sanno che l'acqua può bollire quando temperatura diversa. Il punto di ebollizione dipende da una serie di fattori. Se si verificano determinate condizioni, l'acqua può bollire a +70 °C, a +130 °C e anche a 300 °C! Consideriamo i motivi in modo più dettagliato.
L'ebollizione dell'acqua in un contenitore avviene secondo un certo meccanismo. Nel processo di riscaldamento del liquido, sulle pareti del contenitore in cui viene versato compaiono bolle d'aria. All'interno di ogni bolla c'è del vapore. La temperatura del vapore nelle bolle è inizialmente molto più alta dell'acqua riscaldata. Ma la sua pressione durante questo periodo è superiore a quella all'interno delle bolle. Fino a quando l'acqua non si riscalda, il vapore nelle bolle si comprime. Quindi, sotto l'influenza della pressione esterna, le bolle scoppiano. Il processo continua fino a quando le temperature del liquido e del vapore nelle bolle non sono uguali. È ora che le palline con il vapore possono salire in superficie. L'acqua inizia a bollire. Inoltre, il processo di riscaldamento si interrompe, poiché il calore in eccesso viene rimosso dal vapore verso l'esterno nell'atmosfera. Questo è l'equilibrio termodinamico. Ricordiamo la fisica: la pressione dell'acqua è costituita dal peso del liquido stesso e dalla pressione dell'aria sopra il recipiente con l'acqua. Pertanto, modificando uno dei due parametri (la pressione del liquido nel recipiente e la pressione dell'atmosfera), è possibile modificare il punto di ebollizione.
In montagna, il punto di ebollizione di un liquido diminuisce gradualmente. Ciò è dovuto al fatto che la pressione atmosferica diminuisce gradualmente quando si scala una montagna. Affinché l'acqua possa bollire, la pressione nelle bolle che compaiono durante il riscaldamento dell'acqua deve essere uguale alla pressione atmosferica. Pertanto, con un aumento di altitudine in montagna ogni 300 m, il punto di ebollizione dell'acqua diminuisce di circa un grado. Tale acqua bollente non è calda come il liquido bollente nella pianura. In alta quota è difficile ea volte impossibile fare il tè. La dipendenza dell'acqua bollente dalla pressione si presenta così:
Altezza sul livello del mare | ||||||||
Punto di ebollizione |
Qual è il punto di ebollizione dell'acqua nel vuoto? Il vuoto è un mezzo rarefatto in cui la pressione è molto inferiore alla pressione atmosferica. Il punto di ebollizione dell'acqua in un mezzo rarefatto dipende anche dalla pressione residua. Ad una pressione di vuoto di 0,001 atm. il liquido bolle a 6,7°C. Tipicamente, la pressione residua è di circa 0,004 atm., Pertanto, a questa pressione, l'acqua bolle a 30 ° C. All'aumentare della pressione in un mezzo rarefatto, il punto di ebollizione di un liquido aumenterà.
in ermeticità vaso chiuso Il punto di ebollizione di un liquido è correlato alla pressione all'interno del contenitore. Nel processo di riscaldamento viene rilasciato vapore che si deposita sotto forma di condensa sul coperchio e sulle pareti del recipiente. Pertanto, la pressione all'interno della nave aumenta. Ad esempio, in una pentola a pressione, la pressione raggiunge 1,04 atm., Pertanto, il liquido bolle al suo interno a 120 ° C. Tipicamente, in tali contenitori, la pressione può essere regolata tramite valvole integrate, e quindi anche la temperatura.
